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        巧用“加減法”解電化學高考試題

        2014-09-22 15:22:56周洪林
        中學教學參考·理科版 2014年8期
        關(guān)鍵詞:標準狀況反應(yīng)式加減法

        周洪林

        如果已知電池反應(yīng)的兩個電極反應(yīng)式,則它們相加就是電池總反應(yīng)式。反之,如果已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式,可先寫出較易書寫的電極反應(yīng)式,然后在電子守恒的基礎(chǔ)上,用總反應(yīng)式減去較易寫出的電極反應(yīng)式,即得到較難寫出的電極反應(yīng)式,這就是所謂的“加減法”。

        分析近年的高考試題,如能靈活運用“加減法”,一些較難的試題就可以迎刃而解,達到事半功倍的效果。應(yīng)用“加減法”可以使學生在做同類題時,達到快速解題并鞏固知識的目的;同時使學生懂得任何事物都是有規(guī)律可循的,逐漸學會如何去發(fā)現(xiàn)規(guī)律、運用規(guī)律。

        下面就結(jié)合近幾年的高考試題來說明“加減法”在解答電化學試題中的應(yīng)用。

        【例1】(2010·浙江卷)Li-Al/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池,該電池中正極的電極反應(yīng)式為:2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe。有關(guān)該電池的下列說法中,正確的是()。

        A.Li-Al在電池中作為負極材料,該材料中Li的化合價為+1價

        B.該電池的電池反應(yīng)式為:2Li+FeS=Li2S+Fe

        C.負極的電極反應(yīng)式為:Al-3e-=Al3+

        D.充電時,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為:Li2S+Fe-2e-=2Li++FeS

        解析:試題給出了兩個電極材料和正極的電極反應(yīng),顯然負極材料應(yīng)為鋰放電,則負極反應(yīng)式為:Li-e-=Li+,則A與C項錯誤;根據(jù)電池總反應(yīng)式為兩極反應(yīng)式之和,則把正負兩極的電極反應(yīng)式直接相加即可得總反應(yīng)式,但是要注意,根據(jù)電子守恒,兩個電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)要相等。

        正極反應(yīng)式為:2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe①

        負極反應(yīng)式為:Li-e-=Li+②

        電池總反應(yīng)式為:①+②×2,即得2Li+FeS=Li2S+Fe

        由以上分析可知,B項正確;充電是發(fā)生電解池反應(yīng),陰極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng),則D項錯誤。

        【例2】(2009·江蘇卷)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是()。

        A.該電池能夠在高溫下工作

        B.電池的負極反應(yīng)為:

        C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+

        C.放電過程中,H+從正極區(qū)向負極區(qū)遷移

        D.在電池反應(yīng)中,每消耗1mol氧氣,理論上能生成標準狀況下的CO2氣體22.416L

        解析:A項,高溫條件下微生物會變性,所以A錯。C項,根據(jù)原電池中陰離子移向負極,陽離子移向正極的規(guī)律可知,C錯。燃料電池的負極反應(yīng)一般較難寫出,而正極反應(yīng)和電池總反應(yīng)卻較易寫出。用電池總反應(yīng)減去正極反應(yīng)可得負極反應(yīng),這是寫負極反應(yīng)式的一種巧妙方法,即所謂的“減法”。

        電池總反應(yīng)式為:

        C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O①

        正極反應(yīng)式為:O2+4H++4e-=4OH-②

        負極反應(yīng)式應(yīng)為:①-②×6,即得C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+

        由以上分析得B正確。D的判斷可結(jié)合電池總反應(yīng)式C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O,每消耗1mol氧氣,理論上能生成1molCO2氣體,標準狀況下其體積為22.4L,D錯誤。

        【例3】(2008·山東卷)以丙烷為燃料制作新型燃料電池,電池的正極通入O2和CO2,負極通入丙烷,電解質(zhì)是熔融碳酸鹽。電池反應(yīng)方程式為;負極反應(yīng)式為。

        解析:此題中,電解質(zhì)為熔融碳酸鹽,不會與C3H8的燃燒產(chǎn)物CO2和H2O發(fā)生反應(yīng),所以

        電池總應(yīng)式為:C3H8+5O2=3CO2+4H2O①

        正極反應(yīng)式為:O2+2CO2+4e-=2CO2-3②

        負極反應(yīng)式為:①-②×5,得C3H8+10CO2-3-20e-=13CO2+4H2O

        燃料電池的正極反應(yīng)是O2放電,比較容易寫出正極反應(yīng),所以先寫正極反應(yīng),再寫負極反應(yīng);正極反應(yīng)中,氧氣獲得電子以后變成負二價的氧,不能單獨存在,只能結(jié)合CO2生成CO2-3。

        綜上所述,在書寫較復(fù)雜的電極反應(yīng)式時,可先寫出較簡單的電極反應(yīng)式,結(jié)合總反應(yīng)式,運用減法來解答;如果知道兩極反應(yīng),可運用加法來求總反應(yīng)式。

        (責任編輯羅艷)endprint

        如果已知電池反應(yīng)的兩個電極反應(yīng)式,則它們相加就是電池總反應(yīng)式。反之,如果已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式,可先寫出較易書寫的電極反應(yīng)式,然后在電子守恒的基礎(chǔ)上,用總反應(yīng)式減去較易寫出的電極反應(yīng)式,即得到較難寫出的電極反應(yīng)式,這就是所謂的“加減法”。

        分析近年的高考試題,如能靈活運用“加減法”,一些較難的試題就可以迎刃而解,達到事半功倍的效果。應(yīng)用“加減法”可以使學生在做同類題時,達到快速解題并鞏固知識的目的;同時使學生懂得任何事物都是有規(guī)律可循的,逐漸學會如何去發(fā)現(xiàn)規(guī)律、運用規(guī)律。

        下面就結(jié)合近幾年的高考試題來說明“加減法”在解答電化學試題中的應(yīng)用。

        【例1】(2010·浙江卷)Li-Al/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池,該電池中正極的電極反應(yīng)式為:2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe。有關(guān)該電池的下列說法中,正確的是()。

        A.Li-Al在電池中作為負極材料,該材料中Li的化合價為+1價

        B.該電池的電池反應(yīng)式為:2Li+FeS=Li2S+Fe

        C.負極的電極反應(yīng)式為:Al-3e-=Al3+

        D.充電時,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為:Li2S+Fe-2e-=2Li++FeS

        解析:試題給出了兩個電極材料和正極的電極反應(yīng),顯然負極材料應(yīng)為鋰放電,則負極反應(yīng)式為:Li-e-=Li+,則A與C項錯誤;根據(jù)電池總反應(yīng)式為兩極反應(yīng)式之和,則把正負兩極的電極反應(yīng)式直接相加即可得總反應(yīng)式,但是要注意,根據(jù)電子守恒,兩個電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)要相等。

        正極反應(yīng)式為:2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe①

        負極反應(yīng)式為:Li-e-=Li+②

        電池總反應(yīng)式為:①+②×2,即得2Li+FeS=Li2S+Fe

        由以上分析可知,B項正確;充電是發(fā)生電解池反應(yīng),陰極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng),則D項錯誤。

        【例2】(2009·江蘇卷)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是()。

        A.該電池能夠在高溫下工作

        B.電池的負極反應(yīng)為:

        C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+

        C.放電過程中,H+從正極區(qū)向負極區(qū)遷移

        D.在電池反應(yīng)中,每消耗1mol氧氣,理論上能生成標準狀況下的CO2氣體22.416L

        解析:A項,高溫條件下微生物會變性,所以A錯。C項,根據(jù)原電池中陰離子移向負極,陽離子移向正極的規(guī)律可知,C錯。燃料電池的負極反應(yīng)一般較難寫出,而正極反應(yīng)和電池總反應(yīng)卻較易寫出。用電池總反應(yīng)減去正極反應(yīng)可得負極反應(yīng),這是寫負極反應(yīng)式的一種巧妙方法,即所謂的“減法”。

        電池總反應(yīng)式為:

        C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O①

        正極反應(yīng)式為:O2+4H++4e-=4OH-②

        負極反應(yīng)式應(yīng)為:①-②×6,即得C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+

        由以上分析得B正確。D的判斷可結(jié)合電池總反應(yīng)式C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O,每消耗1mol氧氣,理論上能生成1molCO2氣體,標準狀況下其體積為22.4L,D錯誤。

        【例3】(2008·山東卷)以丙烷為燃料制作新型燃料電池,電池的正極通入O2和CO2,負極通入丙烷,電解質(zhì)是熔融碳酸鹽。電池反應(yīng)方程式為;負極反應(yīng)式為。

        解析:此題中,電解質(zhì)為熔融碳酸鹽,不會與C3H8的燃燒產(chǎn)物CO2和H2O發(fā)生反應(yīng),所以

        電池總應(yīng)式為:C3H8+5O2=3CO2+4H2O①

        正極反應(yīng)式為:O2+2CO2+4e-=2CO2-3②

        負極反應(yīng)式為:①-②×5,得C3H8+10CO2-3-20e-=13CO2+4H2O

        燃料電池的正極反應(yīng)是O2放電,比較容易寫出正極反應(yīng),所以先寫正極反應(yīng),再寫負極反應(yīng);正極反應(yīng)中,氧氣獲得電子以后變成負二價的氧,不能單獨存在,只能結(jié)合CO2生成CO2-3。

        綜上所述,在書寫較復(fù)雜的電極反應(yīng)式時,可先寫出較簡單的電極反應(yīng)式,結(jié)合總反應(yīng)式,運用減法來解答;如果知道兩極反應(yīng),可運用加法來求總反應(yīng)式。

        (責任編輯羅艷)endprint

        如果已知電池反應(yīng)的兩個電極反應(yīng)式,則它們相加就是電池總反應(yīng)式。反之,如果已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式,可先寫出較易書寫的電極反應(yīng)式,然后在電子守恒的基礎(chǔ)上,用總反應(yīng)式減去較易寫出的電極反應(yīng)式,即得到較難寫出的電極反應(yīng)式,這就是所謂的“加減法”。

        分析近年的高考試題,如能靈活運用“加減法”,一些較難的試題就可以迎刃而解,達到事半功倍的效果。應(yīng)用“加減法”可以使學生在做同類題時,達到快速解題并鞏固知識的目的;同時使學生懂得任何事物都是有規(guī)律可循的,逐漸學會如何去發(fā)現(xiàn)規(guī)律、運用規(guī)律。

        下面就結(jié)合近幾年的高考試題來說明“加減法”在解答電化學試題中的應(yīng)用。

        【例1】(2010·浙江卷)Li-Al/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池,該電池中正極的電極反應(yīng)式為:2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe。有關(guān)該電池的下列說法中,正確的是()。

        A.Li-Al在電池中作為負極材料,該材料中Li的化合價為+1價

        B.該電池的電池反應(yīng)式為:2Li+FeS=Li2S+Fe

        C.負極的電極反應(yīng)式為:Al-3e-=Al3+

        D.充電時,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為:Li2S+Fe-2e-=2Li++FeS

        解析:試題給出了兩個電極材料和正極的電極反應(yīng),顯然負極材料應(yīng)為鋰放電,則負極反應(yīng)式為:Li-e-=Li+,則A與C項錯誤;根據(jù)電池總反應(yīng)式為兩極反應(yīng)式之和,則把正負兩極的電極反應(yīng)式直接相加即可得總反應(yīng)式,但是要注意,根據(jù)電子守恒,兩個電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)要相等。

        正極反應(yīng)式為:2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe①

        負極反應(yīng)式為:Li-e-=Li+②

        電池總反應(yīng)式為:①+②×2,即得2Li+FeS=Li2S+Fe

        由以上分析可知,B項正確;充電是發(fā)生電解池反應(yīng),陰極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng),則D項錯誤。

        【例2】(2009·江蘇卷)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是()。

        A.該電池能夠在高溫下工作

        B.電池的負極反應(yīng)為:

        C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+

        C.放電過程中,H+從正極區(qū)向負極區(qū)遷移

        D.在電池反應(yīng)中,每消耗1mol氧氣,理論上能生成標準狀況下的CO2氣體22.416L

        解析:A項,高溫條件下微生物會變性,所以A錯。C項,根據(jù)原電池中陰離子移向負極,陽離子移向正極的規(guī)律可知,C錯。燃料電池的負極反應(yīng)一般較難寫出,而正極反應(yīng)和電池總反應(yīng)卻較易寫出。用電池總反應(yīng)減去正極反應(yīng)可得負極反應(yīng),這是寫負極反應(yīng)式的一種巧妙方法,即所謂的“減法”。

        電池總反應(yīng)式為:

        C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O①

        正極反應(yīng)式為:O2+4H++4e-=4OH-②

        負極反應(yīng)式應(yīng)為:①-②×6,即得C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+

        由以上分析得B正確。D的判斷可結(jié)合電池總反應(yīng)式C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O,每消耗1mol氧氣,理論上能生成1molCO2氣體,標準狀況下其體積為22.4L,D錯誤。

        【例3】(2008·山東卷)以丙烷為燃料制作新型燃料電池,電池的正極通入O2和CO2,負極通入丙烷,電解質(zhì)是熔融碳酸鹽。電池反應(yīng)方程式為;負極反應(yīng)式為。

        解析:此題中,電解質(zhì)為熔融碳酸鹽,不會與C3H8的燃燒產(chǎn)物CO2和H2O發(fā)生反應(yīng),所以

        電池總應(yīng)式為:C3H8+5O2=3CO2+4H2O①

        正極反應(yīng)式為:O2+2CO2+4e-=2CO2-3②

        負極反應(yīng)式為:①-②×5,得C3H8+10CO2-3-20e-=13CO2+4H2O

        燃料電池的正極反應(yīng)是O2放電,比較容易寫出正極反應(yīng),所以先寫正極反應(yīng),再寫負極反應(yīng);正極反應(yīng)中,氧氣獲得電子以后變成負二價的氧,不能單獨存在,只能結(jié)合CO2生成CO2-3。

        綜上所述,在書寫較復(fù)雜的電極反應(yīng)式時,可先寫出較簡單的電極反應(yīng)式,結(jié)合總反應(yīng)式,運用減法來解答;如果知道兩極反應(yīng),可運用加法來求總反應(yīng)式。

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